Okienko tlenowe
Okienko tlenowe Okienko tlenowe podczas oddychania powietrzem na powierzchni (1 atm) Dla zrozumienia mechanizmu okienka tlenowego musimy prześledzić zmiany ciśnień parcjalnych (prężności) gazów w powietrzu oddechowym, powietrzu pęcherzykowym, krwi tętniczej i krwi żylnej. Wartości prężności gazów w krwi żylnej będą dla nas najbardziej interesujące ponieważ to one odpowiadają za wielkość okienka tlenowego. Powstawanie mechanizmu okienka tlenowego omówimy najpierw na przykładzie oddychania powietrzem na powierzchni a potem porównamy to do oddychania na powierzchni tlenem. Kiedy oddychamy powietrzem na powierzchni to otacza nas atmosfera 21% tlenu [0,21 atm ciśnienia parcjalnego] i 79% azotu [0,79 atm ciśnienia parcjalnego]. Pierwsza zmiana w stosunku do powietrza atmosferycznego zachodzi w powietrzu pęcherzykowym. (Patrz rys. 1) W pęcherzykach płucnych spada zawartość procentowa (ciśnienie parcjalne tlenu) do około 14% (0,14 atm). Ze względu na pojawienie się pary wodnej i CO2 lekko spada zawartość procentowa azotu do 75% (0,75 atm). Ponieważ powietrze podczas przepływu przez oskrzeliki oraz w samych pęcherzykach jest nawilżane, w powietrzu pęcherzykowym pojawia się 6% (0,06 atm) pary wodnej (H2O). Do pęcherzyków płucnych jest też stale usuwany z krwi tętniczej dwutlenek węgla. Dlatego w powietrzu pęcherzykowym jest około 5% CO2 (0,05 atm). Ponieważ w pęcherzykach płucnych gazy są ciągle w stanie "gazowym" ich sumaryczne ciśnienia parcjalne muszą sumować się do ciśnienia otoczenia (1 atm). Następna w kolejności jest krew tętnicza która jest w bezpośrednim kontakcie z pęcherzykami płucnymi. W krwi tętniczej prężność azotu pozostaje na tym samym poziomie 0,75 atm (w wypadku rozpuszczonych gazów nie ma sensu odnoszenie się do składu procentowego). Również prężność CO2 i pary wodnej (H2O) pozostają na tym samym poziomie. Jednak prężność O2 w krwi tętniczej opuszczającej płuca jest trochę niższa niż w pęcherzykach płucnych ze względu na brak idealnej dyfuzji pęcherzyki/krew oraz domieszkę części krwi która przepłynęła przez nie wentylowane pęcherzyki i wynosi około 0,11 atm. Czyli jeżeli dla pęcherzyków suma prężności wynosiła 1 atm to dla krwi tętniczej suma prężności wynosi 0,97 atm. Tak więc już w krwi tętniczej pojawia się pewne niedosaturowanie wynoszące 0,03 atm. Ale podstawą okienka tlenowego jest sumaryczny spadek prężności gazów podczas przepływania krwi przez naczynia włosowate. Czyli spadek sumarycznej prężności pomiędzy krwią tętniczą a krwią żylną. Dzieje się tak dlatego, że tlen dyfunduje z krwi tętniczej do tkanek i jego prężność w krwi żylnej spada do 0,05 atm. Jednocześnie prężność CO2 wzrasta w krwi żylnej w stosunku do krwi tętniczej tylko nieznacznie o około 0,006 atm (na rysunkach w tym tekście tak mały wzrost prężności pomijamy). Ten spadek prężności tlenu powoduje powstanie w krwi żylnej okienka tlenowego wynoszącego około 0,09 atm. Czyli w krwi żylnej sumaryczna prężność gazów wynosi 0,91 atm. Powoduje to powstanie jak gdyby wolnego miejsca, "niedoboru" nazywanego właśnie okienkiem tlenowym. Podobne niedosaturowanie występuje również w tkankach. Oczywiście zmiany prężności tlenu w naszym organizmie są bardziej zmienne niż tu opisaliśmy. Tlen jest transportowany głównie przez hemoglobinę (połączony z hemoglobiną tlen nie wytwarza prężności). A tylko częściowo w osoczu krwi. Ilość metabolizowanego tlenu zależy od aktywności naszego organizmu. CO2 jest częściowo transportowany w formie rozpuszczonego CO2 (jak każdy inne "uczciwy" gaz), częściowo w formie związanej z hemoglobiną a częściowo w formie z dysocjowanego wodorowęglanu: H2O + CO2 = H2CO3 > H+ + HCO3- Powoduje to, że dynamika prężności CO2 i O2 w krwi i tkankach jest zmienna i podawane tutaj wartości są tylko przybliżone. Osoby zainteresowane dodatkowymi informacjami potrzebują sięgnąć po szczegółowe opracowania typu "Fizjologia i medycyna nurkowa" Bennett'a i Elliott'a.
Czyli podsumowując jeżeli oddychamy powietrzem na powierzchni mamy stale niedosaturowaną krew żylną oraz tkanki o około 0,1 atm. Czyli wartość okienka tlenowego na powierzchni podczas oddychania powietrzem wynosi ~ 0,1 atm.
Okienko tlenowe istniej ponieważ: metabolizowany tlen jest zastępowany przez dwutlenek węgla którego 20 krotnie wyższa rozpuszczalność powoduje, że wywiera on dużo niższe prężności w krwi w porównaniu do tlenu. Okienko tlenowe jest tym większe im większe ciśnienie parcjalne wdychanego tlenu (w zakresie do około 3 atm ciśnienia parcjalnego tlenu w gazie oddechowym) ponieważ: Rosnące ciśnienie parcjalne tlenu powoduje szybki wzrost prężności tlenu po stronie tętniczej ale ze względu na magazynowanie dodatkowego tlenu głównie w niewydolnym osoczu skutkuje to potem silnym spadkiem prężności tlenu po stronie żylnej.
